实录 | 超快激光在医疗领域的应用前景
激光的出现大大改变了人类对自然界的认知能力，由于它极高的能量密度可以改变物质的正常状态，为许多行业提供了崭新的技术发展与创新的机会。随着激光技术飞速发展，超快激光因具备独特的超短脉冲、超强特性，以及能以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强的优异特质，成为了目前最为先进的激光技术。
思宇有幸参加了在北京大学的曹晶博士的学术报告会，会后与曹博士进行深入交流，了解到超快激光应用于生物医学领域的前景及展望。
一. 背景
激光能够产生非常高强度的能量。这种强大的光束可以用于切割玻璃或金属。由于激光可以非常准确地聚焦在微小的区域，因此它们也可以代替手术刀用于非常精确的外科手术进行组织的精细切割或破坏。现如今，激光手术疗法已经广泛在各大医院使用，发展为较为成熟。
激光治疗可以应用在癌症治疗中，相对于化疗、放疗、手术治疗等其它传统癌症治疗方法，激光治疗可特定作用于患癌部位，短时间释放高强度能量来摧毁癌症细胞，术后损伤较小且恢复迅速。激光可用于治疗浅表层癌变等。治疗身体内部癌症时通常通过柔性内窥镜和辅助光纤以达到病变部位。
二氧化碳激光，在治疗过程中会产生大量的热，无法使之精确到病变区域，精度仅为厘米级别，很容易使得病变周围组织收到损害，会产生一些烧伤、流血、留疤等不可逆的损害。而超快激光技术在精准加工中有着独特优势便成为研究的热门。
二. 超快激光
超快激光是指激光的脉冲被压缩到很短，可以理解成单次出光时间很短很快，借助重要的脉冲调Q，锁模和压缩技术，超快过程经历并实现了纳秒(1s的十亿分之一)、皮秒(1s的万亿分之一)、飞秒(1s的千万亿之一)和阿秒(1s的百亿亿分之一)的发展过程。
超快激光器的成功之处在于其能将光能集中到皮秒至飞秒的时间间隔内，并将光聚焦到小空间上。类似冷加工的效果。在激光技术发展的早期，激光器相关的技术还不够成熟，其所产生的脉冲和波长都不够稳定，设备价格也十分昂贵。随着相关技术的不断发展，近几年已经出现能够产生稳定脉冲和波长超快激光的激光器，且制造成本也逐渐降低，因此超快激光技术未来的相关研究变得可行。
超快激光技术在医疗领域的发展可以用于细胞膜融合。传统的细胞膜融合主要有仙台病毒法、聚乙二醇（PEG）法、电融合法、以及离心、振动等，但这些方法得到的结果随机性极高，后期还要进行筛选。近年来，有科学家发现利用一定功率和脉冲的超快激光进行照射可在短时间内进行两个细胞的细胞膜融合，且对细胞内物质的影响较小。在未来这或将成为细胞融合的主流技术。
三. 技术发展遇到的问题
1. 实验问题
该方法的研究还处于初期阶段，后期还需要临床的数据支持。
2. 结构变化原理尚未明确
目前实验仅仅发现超快激光所产生的实验效果较为理想，而对于生物组织在通过超快激光照射后所产生的生物化学反应机理，如热变、机械能变化以及自由基的变化等目前尚不明确，对相关反应的深入研究目前也比较少。
3. 配套技术反应延迟问题
超快激光的作用速度非常快，然而目前相关的配套技术很难做到同步响应，如影像成像技术具有一定的成像延迟，基本国内成熟的成像系统响应时间为1-2s，但超快激光技术12ns就能够作用一次，成像速度并不能跟上超快激光的破坏速度，这就会对超快激光技术的发展带来一定影响。
四. 结论
由于超快激光技术在近几年才较为成熟，其在医疗上的应用无论在国内还是国际上都处于较为空白的状态。但由于其相对传统激光的独特优势，使得该技术必将在医学领域获得迅猛的发展，或许今后超快激光技术，将会被应用在组织融合、血管修复等领域。超快激光技术或许在未来能够成为激光医疗领域的主流。
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